300立方PSA變壓吸附式制氮機

PSA全稱：Pressure Swing Adsorption，中文意思為：變壓吸附。PSA是一種新的氣體分離技術(shù)，自60年代末70年代初在國外已經(jīng)得到迅速的發(fā)展，其原理是利用分子篩對不同氣體分子“吸附"性能的差異而將氣體混合物分開，它是以空氣為原料，利用一種高效能、高選

擇的固體吸附劑對氮和氧的選擇性吸附的性能把空氣中的氮和氧分離出來。

工藝概述

在制氮、制氧領(lǐng)域內(nèi)使用較多的是碳分子篩和沸石分子篩。分子篩對氧和氮的分離作用主要是基于這兩種氣體在分子篩表面的擴散速率不同，碳分子篩是一種兼具活性炭和分子篩某些特性的碳基吸附劑。碳分子篩具有很小微孔組成，孔徑分布在0.3nm ~ 1nm之間。較小直

徑的氣體（氧氣）擴散較快，較多進(jìn)入分子篩固相，這樣氣相中就可以得到氮的富集成分。一段時間后，分子篩對氧的吸附達(dá)到平衡，根據(jù)碳分子篩在不同壓力下對吸附氣體的吸附量不同的特性，降低壓力使碳分子篩解除對氧的吸附，這一過程稱為再生。變壓吸附法通

常使用兩塔并聯(lián)，交替進(jìn)行加壓吸附和解壓再生，從而獲得連續(xù)的氮氣流。

作用范圍

以空氣為原料，以碳分子篩作為吸附劑，運用變壓吸附原理，利用碳分子篩對氧和氮的選擇性吸附而使氮和氧分離的方法，通稱PSA制氮。此法是七十年代迅速發(fā)展起來的一種新的制氮技術(shù)。與傳統(tǒng)制氮法相比，它具有工藝流程簡單、自動化程度高、產(chǎn)氣快(15～30分鐘)

、能耗低，產(chǎn)品純度可在較大范圍內(nèi)根據(jù)用戶需要進(jìn)行調(diào)節(jié)，操作維護方便、運行成本較低、裝置適應(yīng)性較強等特點，故在1000Nm3/h以下制氮設(shè)備中頗具競爭力，越來越得到中、小型氮氣用戶的歡迎，PSA制氮已成為中、小型氮氣用戶的方法。



隨著工業(yè)的迅速發(fā)展，氮氣在化工、電子、冶金、食品、機械等領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用，我國對氮氣的需求量每年以大于8%的速度增加。 氮氣的化學(xué)性質(zhì)不活潑，在尋常的狀態(tài)下表現(xiàn)為很大的惰性，不易與其他物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。因此，氮氣在冶金工業(yè)、電子工業(yè)、化

工工業(yè)中廣泛的用來作為保護氣和密封氣，一般保護氣的純度要求為99.99%，有的要求99.998%以上的高純氮。液氮是一個較方便的冷源，在食品工業(yè)、醫(yī)療事業(yè)以及畜牧業(yè)的精液貯藏等方面得到越來越普遍的應(yīng)用。在化肥工業(yè)生產(chǎn)合成氨時，合成氨的原料氣—氫、氮混

合氣若用純液氮洗滌精制，可使惰**氣體的含量極微小，一氧化硫和氧的含量不超過20ppm。
純凈的氮氣無法從自然界直接汲取，主要采用空氣分離法?？諝夥蛛x法中包括：深冷法、變壓吸附法(PSA)、膜分離法。

二、PSA制氮機的工藝流程和設(shè)備簡介

1、工藝流程簡介
空氣經(jīng)空氣過濾器清除灰塵和機械雜質(zhì)后進(jìn)入空氣壓縮機，壓縮至所需壓力，經(jīng)嚴(yán)格的除油、除水、除塵凈化處理，輸出潔凈的壓縮空氣，目的是確保吸附塔內(nèi)分子篩的使用壽命。裝有碳分子篩的吸附塔共有二個，一個塔工作時，另一個塔則減壓脫附。潔凈空氣進(jìn)入工

作吸附塔，經(jīng)過分子篩時氧、二氧化碳和水被其吸附，流至出口端的氣體便是氮氣及微量的氬和氧。另一塔（脫附塔）使已吸附的氧氣、二氧化碳和水從分子篩微孔中脫離排至大氣中。這樣兩塔輪流進(jìn)行，完成氮氧分離，連續(xù)輸出氮氣，見圖-2。變壓(_bian4 ya1)吸附

制取的氮氣純度為95%-99.9%，假如需要更高純度的氮氣需增加氮氣凈化設(shè)備。變壓吸附制氮機輸出的95%-99.9%氮氣進(jìn)入氮氣凈化設(shè)備，同時通過量計添加適量的氫氣，在凈化設(shè)備的除氧塔中氫和氮氣中的微量氧進(jìn)行催化反應(yīng)，以除去氧然后經(jīng)水冷凝器冷卻，汽水

分離器除水，再通過干燥器深度干燥（兩個吸附干燥塔交替使用：一個吸附干燥除水，另一個加熱脫附排水），得到高純氮氣，此時的氮氣純度可達(dá)99.9995%，見圖-3。海內(nèi)變壓吸附制氮的生產(chǎn)能力為3000m3n/h。